Cercetătorii de la Universitatea Princeton și de la Universitatea din Washington au creat o cameră ultra-compactă de dimensiunea unui grăunte de sare.
Cercetătorii au spus că poate face fotografii la fel ca o cameră de 500.000 mai mare. Această camera minusculă ar putea fi folosită într-o zi în endoscopii minim invazive cu roboți medicali pentru a diagnostica și trata boli. Cercetătorii speră, de asemenea, că ar putea fi folosită pentru a transforma suprafețele în senzori.
Sistemul se bazează pe o tehnologie numită metasuprafață, care este împânzită cu 1,6 milioane de stâlpi cilindrici și poate fi produsă la fel ca un cip de computer.
O inovație cheie în crearea camerei a fost designul integrat al suprafeței optice și algoritmii de procesare a semnalului care produc imaginea. Acest lucru a sporit performanța camerei în condiții de lumină naturală, spre deosebire de camerele concepute pe baza aceluiași concept înainte, care necesitau lumina laser pură dintr-un laborator sau alte condiții ideale pentru a produce imagini de înaltă calitate, a spus Felix Heide, autorul principal al studiului și profesor asistent de informatică la Princeton.
„A fost o provocare să proiectăm și să configurăm aceste nano-structuri mici pentru a face ceea ce ne dorim de la ea”, a spus Ethan Tseng, student la programul de doctorat în informatică de la Universitatea Princeton, care a condus studiul în rol secundar. „Pentru această sarcină specifică de captare a imaginilor RGB cu câmp vizual mare, până acum nu era clar cum să se co-proiecteze milioanele de nanostructuri împreună cu algoritmi de post-procesare.”
Unul dintre avantajele speciale ale acestei camere este modul în care combină hardware-ul cu procesarea computațională pentru a îmbunătăți imaginea capturată: algoritmii de procesare a semnalului folosesc tehnici de învățare automată pentru a reduce neclaritatea și alte distorsiuni care altfel apar cu camerele de această dimensiune. Camera folosește în mod eficient software-ul pentru a-și îmbunătăți vederea.
Nitrura de siliciu asemănătoare sticlei din care este făcută metasuprafața este un material care se potrivește cu procesele convenționale de fabricație a electronicelor, ceea ce înseamnă că nu ar trebui să fie prea dificilă creșterea producției acestor camere minuscule folosind proceduri și echipamente care sunt deja pe piață.
Deși mai este mult de lucru pentru a realiza acest lucru, știm că nu este imposibil. Odată ce ajungem la acest nivel, vom avea acces la camere atât de mici capable de fotografii mai mult decât decente.
Există de asemenea o altă potențială utilizare a acestor camere, cum ar fi folosirea lor drept strat de acoperire pentru a transforma suprafețe întregi în camere, eliminând nevoia unui dispozitiv convențional deasupra ecranului unui laptop sau pe spatele unui smartphone.
„Am putea transforma suprafețele individuale în camere cu rezoluție ultra-înaltă, astfel încât să nu mai avem nevoie de trei camere pe spatele telefonului, ci întregul spate al telefonului să devină o cameră gigantică. Ne putem gândi la moduri complet diferite de a construi dispozitive în viitor”, a spus Felix Heide.
Heide și colegii săi lucrează acum pentru a adăuga mai multe abilități de calcul camerei în sine. Dincolo de optimizarea calității imaginii, aceștia ar dori să adauge posibilitatea de detectare a obiectelor și alte modalități de detectare relevante pentru medicină și robotică.
Imagini: Princeton Computing Imaging Lab
Articol de Izabela Constantin
